第八节 昆虫生长发育调节剂的作用机理.ppt

1、第八节 昆虫生长发育调节剂的作用机理,昆虫生长发育调节剂（简称 IGR） 一类特殊的影响昆虫正常的生长发育的药剂，它通过造成生长发育中生理过程的破坏而使昆虫表现出生长发育异常，并逐渐死亡。其靶标是昆虫所特有的蜕皮、变态发育过程。 主要包括： 保幼激素类似物 几丁质合成抑制剂 蜕皮激素类 抗保幼激素类,1 保幼激素及其类似物（JHA）,保幼激素的作用机制： 抑制变态和抑制胚胎发育。当完全变态的昆虫在幼虫期，保幼激素使幼虫蜕皮时保持幼虫的形态；而处于末龄幼虫时，正常情况下体内保幼激素分泌减少以至消失，蜕皮后变成蛹。如果在末龄幼虫时给以保幼激素则会产生超龄幼虫，其形态有可能为永久性幼虫或介于幼虫和蛹

2、之间的畸形虫；如蛹期注入少量保幼激素，即羽化为半蛹半成虫状态。因而无法正常生活而导致死亡。刚产下的卵或产卵前的雌成虫接触药剂，则抑制胚胎发育，导致不育。,代表品种：双氧威(fenoxycarb)、灭幼宝(pyriproxyfen) 双氧威是第一个商品化的保幼激素类似物，可用来防治鞘翅目、鳞翅目的仓储害虫及蚤、蟑螂和蚊幼虫等卫生害虫。以双氧威处理五龄欧洲玉米螟（Ostrinia nublalis）可使其永久性幼虫或半虫半蛹态。,1. 保幼激素类似物,2-(4-苯氧基苯氧基)乙基氨基甲酸乙酯,灭幼宝: 可用于蚊类、家蝇、介壳虫、粉虱、桃蚜等卫生和同翅目害虫。以一定剂量的灭幼宝处理白粉虱2龄若虫，虽

3、可使白粉虱的若虫正常发育到蛹，但成虫完全不能羽化。另外，灭幼宝在植物体内可以传导，以其处理棉花的上层叶片，则下部叶片上白粉虱的卵不能孵化。 保幼激素类似物具有活性高、选择性强、对人畜无毒或低毒、来源丰富等优点，在IPM中具有重要的地位的和作用。,1. 保幼激素类似物,2 抗保幼激素 抗保幼激素化合物的作用是抑制保幼激素的形成和释放，或破坏保幼激素到达靶标部位，或刺激保幼激素降解代谢及阻止其在靶标部位上起作用。由于保幼激素被抑制或减少，幼虫末能长大就蜕皮成为小的成虫，减少了为害性。有时，也可因蜕皮不正常而死亡。 目前抗保幼激素类化合物主要为早熟素、早熟素、乙基-4，2-萜品烯-羧基-氧（ ETB

4、 ）、氟化甲羟戊酸（FMev）、乙基-3-甲基-月桂酸酯（EDM）及Compactin(ML-236B)等近30多种。,2 抗保幼激素,AJH划分为以下几类： JH生物合成的抑制剂(如Compactin，FMev，ETB， PB等) 作用于咽侧体的AJH活性物质(如早熟素) JH结合蛋白或受体部位的阻碍剂(如EMD)。,2 抗保幼激素,ETB： 可以使处理的幼虫表皮变黑，这说明保幼激素量的减少了，但随使用剂量不同， 具有JH增效剂和拮抗剂活性。 作用机制： ETB具有多种活性，包括JH受体水平的竞争，JH合成早期步骤的抑制，以及通过负反馈对JH生物合成的阻碍。 ETB可能的作用方式是作为负责咽

5、侧体开启 和 关闭 的反馈系统的抑制物而起作用的。,早熟素：以早熟素接触、饲喂或熏蒸处理昆虫，可以引起昆虫早熟，雌虫变为不育。 机理：早熟素富电子密度的3，4-双键被咽侧体中的细胞色素P450单加氧化酶环氧化后变成不稳定的高度活化的环氧化物，此氧化物吸附在亲核底物上，破坏细胞大分子并导致不可逆转的细胞降解，从而破坏咽侧体，使其不能合成保幼激素，引起各种生理效应，如提前变态、成虫不育、降低两性吸引力、胚胎发生损伤、干扰取食节律、引起或结束滞育等。 早熟素与的有效性决定于它们的使用时期。,2 抗保幼激素,早熟素 II,6,7-二甲氧基-2,2-二甲基-2H-1-苯并吡喃,EMD：AJH活性。而且，

6、只有较高剂量(食物中浓度100ppm)的EMD表现AJH活性。 将烟芽夜蛾幼虫在含有EMD的培养基上连续饲养，幼虫虽然产生蛹表皮， 但不出现由中央神经系统控制的如穴居和收缩成蛹体形的预蛹特征，结果形成一个具有幼虫形状和包括瘤状突起在内的附肢的蛹， 以及一种从小斑到完全覆盖的蛹表皮的镶嵌体。另外，EMD对离体咽侧体和体内JH滴度不产生明显的影响。 EMD作用于JH的受体部位。,2 抗保幼激素,3 具蜕皮激素活性的杀虫药剂,虫酰肼(tebufenozide)，鳞翅目害虫的防治。 甲氧虫酰肼和RH-0345（halofenozide）等。 虫酰肼类化合物所引起的中毒症状很相似，均类似蜕皮酮过剩的症状

7、，即强迫性蜕皮。以鳞翅目为例，通常鳞翅目幼虫取食虫酰肼后4-16小时开始停止取食，随后开始蜕皮；24小时后，中毒幼虫头壳早熟开裂，但蜕皮过程结束；同时，中毒幼虫会排出后肠，使血淋巴和蜕皮液流失，并导致幼虫脱水和死亡；还可引起中毒幼虫表皮细胞退化，阻碍新的原表皮或内表皮皮层的合成，产生发育不完全的新表皮，这些新表皮糅化和黑化也不完全。,作用机理： 诱导其产生更多的蜕皮激素； 抑制了血淋巴和表皮中的羽化激素释放而使蜕皮无法进行下去 ； 二芳酰肼具有与20E(蜕皮甾酮)相似的作用机理 。,虫酰肼,蜕皮甾酮（20E）的分子靶标是由两种蛋白组成-蜕皮甾酮受体（EcR）和超螺旋基因ultraspiracl

8、e产物（USP），当EcR和USP结合为异源二聚体后，20E才能与之结合形成蜕皮甾酮复合物，随后激活“早期”基因表达，再有“早期”基因激活“晚期”基因从而表现出对蜕皮甾酮的反应。 虫酰肼等二芳酰肼类化合物的作用机理：可能是通过模拟20E，竞争性地与EcR/USP受体复合物结合，在诱导蜕皮时，抑制了羽化激素的释放， 而干扰昆虫正常的蜕皮，导致死亡。,虫酰肼的,作用机理：,抑食肼和虫酰肼具有杀卵，降低产卵率的作用。 虫酰肼还能阻断几种鳞翅目昆虫的精子发生过程。 拒食活性：可致中肠围食膜破裂，中肠肠壁细胞脱落，纵肌与环肌破坏，干扰了消化系统的正常功能，中肠细胞中出现许多大型的空泡，1线粒体变形并解体

9、，内质网膨大。 有可能该类化合物还存在其它机理。,4 几丁质合成抑制剂,几丁质是由N-乙酰葡萄糖胺通过- 1 ,4键连结起来的线性多糖，是许多生物的结构性组分，如在真菌、线虫、软体动物的表皮、昆虫的外骨骼和围食膜、甲壳动物的外壳和一些藻类的细胞壁中均含有几丁质。 作用于几丁质的形成，造成昆虫表皮形成受阻的药剂就为几丁质合成抑制剂。 类型：苯甲酰基脲类（BPUs）、噻嗪酮 buprofezin）及一些植物源物质。 这类药剂中毒的幼虫的症状主要为活动减少，取食也减少，发育迟缓，蜕皮及变态受阻。,4.1 苯甲酰基脲类 除虫脲（diflubenzuron）、定虫隆（chlorfluazuron）、伏虫

10、隆（teflubenzuron）、氟铃脲（hexaflumuron）和氟虫脲（flufenoxuron）等。主要用于防治鞘翅目、鳞翅目、双翅目和膜翅目的一些害虫。,致毒症状： 主要表现在蜕皮和变态受阻。粘虫幼虫在龄内均不产生明显的中毒反应，直到蜕皮才表现症状和出现死亡。死亡试虫多数为仅头、胸部蜕皮，但形成的新表皮太薄，容易破裂，流出体液而死；少数表现为全身蜕皮，但头壳黏附于口器处，最后饿死。处理6龄幼虫，该龄期生长期延长，体重下降，死亡亦发生在蜕皮时。症状主要表现为“幼虫-蛹”中间型或畸形蛹，约有2%的个体发生超龄蜕皮，超龄幼虫头壳大，体苍白、不食而死。,4.1 苯甲酰基脲类,几丁质合成过程

11、(1)糖如海藻糖或葡萄糖的顺序生物转化，这一过程在细胞质中完成。 (2)几丁质合酶(CS)单体的合成，而后是它们的转运、正确插入质膜和活化。一个CS单体是一个紧密捆绑着的分子簇的一部分。这样的分布最终确保新生的几丁质多聚体聚结成一个晶状的纤丝(原纤维)。 (3)CS催化UDP-GlcNAc聚合以及长链几丁质分子的定向。 (4)几丁质多聚体的跨膜转运。 (5)结晶并且通过链间氢键形成微纤丝。 (6)微纤丝与节肢动物的表皮蛋白或真菌细胞壁的糖类结合形成复合体,4.1 苯甲酰基脲类,作用机理 （1）抑制几丁质合成酶 几丁质合成的最后步骤是N-乙酰基氨基葡萄糖（GlcNAc）聚合为几丁质，该过程由位于

12、细胞膜表面的几丁质合成酶（Chitin synthetase，CS）所催化。 除虫脲抑制几丁质合成酶（chitinsynthase）而阻断几丁质合成。但除虫脲不能抑制离体细胞的昆虫几丁质合成酶，说明并不是直接抑制几丁质合成酶。,4.1 苯甲酰基脲类,作用机理,（2）干扰昆虫的内分泌体系 除虫脲抑制-蜕皮激素降解酶，从而导致-蜕皮激素的积累。而这种积累又可导致几丁质酶、多功能氧化酶和多元酚氧化酶活性增强，进而影响到几丁质的合成与沉积。 还影响神经分泌细胞，干扰蛋白质合成，影响核酸的合成和代谢等。 有人认为灭幼脲引起神经分泌的改变（干扰激素平衡），而后抑制DNA合成，再抑制或刺激酶的活性（包括与几

13、丁质合成有关的酶系）产生异常的生理现象（妨碍变态），最终死亡。,4.1 苯甲酰基脲类,作用机理,（3）影响细胞膜结构，从而影响了细胞膜内外物质运转 二硫苯胺类化合物能抑制细胞基质的膜转运,而除虫脲的结构和二硫苯胺类物质的结构相似，而且能抑制细胞的DNA合成. 除虫脲改变了中肠上皮细胞生物膜的通透性，使细胞内合成的尿苷二磷酸-乙酰葡萄糖胺分子不能通过膜而到达膜的外表面聚合成几丁质。,(l)几丁质合成抑制剂对几丁质合成的作用与20E（20-羟基蜕皮甾酮 ）有关； (2)几丁质合成抑制剂通过影响表皮蛋白沉积起到对几丁质合成的抑制，产生含非聚合体葡聚糖酰胺的非层状的表皮层； (3)几丁质合成抑制剂可能

14、干扰类似外源凝集素(Lectin-Like)受体蛋白，以达到对几丁质合成的抑制作用。该受体蛋白能促进几丁质微纤维的形成。 Cohen(1993)提出几丁质合成抑制剂的作用位点可能是几丁质多聚体通过细胞膜易位这一过程。 通过干扰葡萄糖酰胺（GLcNAc）聚合成高分子的几丁质所必需的专一性蛋白的合成或转运而导致不能合成几丁质。,4.1 苯甲酰基脲类,作用机理,苯甲酰基脲类杀虫剂还具有杀卵活性和对成虫不育作用。 杀卵机制： （1）药剂不影响胚胎的发育，但由于卵壳内幼虫口沟不能成功地刺破口器周围的黄色薄膜，因而死于卵内； （2）由于几丁质合成受到影响，胚胎发育不能正常进行，呼吸受到影响而死； （3）苯

15、甲酰基脲类药剂影响到DNA合成，从而阻碍了胚胎发育，使发育停止到一定阶段。 成虫不育机理：影响了昆虫的睾丸或卵巢的发育造成的。 杀卵和成虫不育作用的根本原因可能是干扰DNA合成造成的。,4.1 苯甲酰基脲类,总之，灭幼脲类药剂作用于昆虫后，会导致昆虫体内几丁质的合成受阻，含量下降，从而导致新表皮不能正常形成，造成死亡。,4.2 噻嗪酮类 噻嗪酮(buprofezin) ，是第一个防治刺吸式口器害虫如白粉虱和介壳虫的几丁质合成抑制剂。 症状出现在蜕皮和羽化期，使昆虫不得蜕皮而死。 机理：蜕皮激素调节蜕皮的过程，首先20E水平升高，使得昆虫的真皮和表皮分离，在真皮和表皮之间充满了蜕皮液和解离旧表皮的酶的前体，在较高水平的20E的作用下，真皮细胞增殖生成新的表皮，然后20E水平下降，激活蜕皮液中酶的活性，分解旧表皮。噻嗪酮正是抑制了20E水平的下降使昆虫不能进行正常蜕皮。,其他： 印楝素： 印楝素直接地或间